計算機電路基礎(chǔ)

計算機電路基礎(chǔ)執(zhí)教者：謝婷概念電路：由若干個電路元件按一定的方式相互連接而成的聯(lián)接體。電路分析（唯一性）：是在已知電路結(jié)構(gòu)及參數(shù)的條件下，求解電路中待求電量的過程。電路設(shè)計（多樣性）：是在設(shè)定輸入信號或功率（能量）的條件下，欲在輸出端中產(chǎn)生給定的信號或功率（能量），而求解電路應(yīng)有的結(jié)構(gòu)及參數(shù)的過程。概念

支路：每一個二端元件構(gòu)成一條支路?；蛘吡鬟^同一個電流的幾個“串聯(lián)”元件的組合稱為支路。

節(jié)點：電路中元件支路的連接點。

回路：電路中由若干條支路組成的閉合路徑。

電路中的物理量電流：（矢量）定義：在單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電通量或電荷量。大?。弘娏鞯膹姸?，簡稱電流單位：安培（A）。參考方向：對任意假定的電流方向。真實方向：i=2Ai=-2A電路中的物理量電壓／電壓差／電壓降：（矢量）定義：在電路中，單位正電荷經(jīng)任意路徑由Ａ點運動到Ｂ點電場力做的功。單位：伏特（Ｖ）。參考極性：電路中對A、B兩點任意標(biāo)定的電壓極性稱為電壓的參考極性。真實極性：U=2V,U=-2V電位：如果把電路中的某點，例如B點選作為參考點，則A點對于B點電壓，又叫做A點的電位，用UA表示。0電位例子:，試分別指出圖中各電壓的真實極性(方框泛指電路中的一般元件)。

解各電壓真實極性為：（A)

a點為電壓的高端，即ua>ub；所標(biāo)參考極性與真實極性一致。（B)

a點為電壓的低端，即ua<ub；所標(biāo)參考極性與真實極性相反。（C)不能確定，因為圖中沒有給出參考極性。

關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向：當(dāng)電路中某元件上的電壓的參考極性與電流的參考方向相一致。非關(guān)聯(lián)參考方向：當(dāng)電路中某元件上的電壓的參考極性與電流的參考方向相反。概念功率p：單位時間內(nèi)，電路元件上能量的變化量，是具有大小及正負(fù)值的物理量。吸收的產(chǎn)生功率：由于u，i取關(guān)聯(lián)參考方向，元件上吸收的功率被定義為：p=u·i

由于u，i取非關(guān)聯(lián)參考方向，元件上吸收的功率被定義為：這p=-u·i功率平衡原理：在一個電路中，一些元件上產(chǎn)生的功率一定消耗在該電路的其他一些元件上。對于電池元件，由于u，i取非關(guān)聯(lián)參考方向，其吸收的功率p=-u*i=-（3*1）=-3W（產(chǎn)生）電阻元件，由于u’，i聯(lián)關(guān)聯(lián)參考方向，其吸收的功率為：p=u*i=3*1=3W（吸收）能量Ｗ：定義：功率與時間的乘積單位：焦耳（Ｊ）電路基本元件電阻Ｒ電導(dǎo)Ｇ:G=1/R

電導(dǎo)單位：西門子S伏安關(guān)系：u＝Ｒ×i(關(guān)聯(lián))i=G×u(關(guān)聯(lián))R=0短路

R趨于無窮開路

p=u×i>0

吸收能量,消耗功率電容元件電容C:(F)是電容元件（電容器）的簡稱，以儲存電荷為其特征，具有儲存電場能量的功能。單位:法拉(F)電容器主要用于交流電路及脈沖電路中，在直流電路中電容器一般起隔斷直流電流的作用。（通交流隔直流）電容兩端電壓不能突變電感元件電感Ｌ：(H)是實際電感器的理想化模型，它具有儲存磁場能量的功電能。單位：亨利（Ｈ）電感上的電流不會突變。

電壓源/恒壓源Us電壓Us為恒定值電流由Us和外電路共同決定電流源/恒流源Is電流Is為恒定值電壓由Is和外電路共同決定受控源控制支路受控支路(1)、電壓控制電壓源（VCVS）：U2=μU1（2）、電流控制電壓源（CCVS）：U2=ｒI1（3）、電壓控制電流源（VCCS）：I2=ｇU1（4）、電流控制電流源（CCCS）：I2=ａI1基爾霍夫定律基爾霍夫定律僅與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與具體電路元件本身具有何種伏安關(guān)系無關(guān)。基爾霍夫電流定律KCL基爾霍夫電壓定律KVL基爾霍夫電流定律KCL在電路中的任何一個節(jié)點，在任何時刻，流入（或流出）該節(jié)點的電流代數(shù)和為零，即：∑I=0∑I流入=∑I流出i1+i2+i3-i4-i5=0i1+i2+i3=i4+i5基爾霍夫電壓定律KVL在電路中的任何一個回路，在任何時刻，沿該回路繞行一周，該回路上所有支路的電壓降的代數(shù)和為零。即：∑U=0∑U升=∑U降U1=3V,U2=-4V,U3=-2V求Ux和Uy(方框代表元件)-U1+U2+Ux=0U2+Ux+U3+Uy=0

二端網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)電路中的某個部分，由一個或多個元件組成，但只有兩個端點（鈕）與電路中的其他電路部分（外電路）相連接時，則稱該電路部分為一個二端網(wǎng)絡(luò)。兩個二端口網(wǎng)絡(luò)的端點的伏安關(guān)系完全相同,則對外電路的作用是相同的。串聯(lián)：同一電路中，某些元件上流過電流相同Ｒ＝Ｒ1+R2+R3+…并聯(lián)：同一電路中，某些元件（二端元件）兩端加相同電壓。1/R=1/R1+1/R2+1/R3+…R=(R1*R2)/(R1+R2)分壓：（串聯(lián)）U支=U總×R支/R總分流：（關(guān)聯(lián)）I支=I總×G支/G總（R1//R2）i1=R2×I總/(R1+R2)例Us=12V,R1=5.1KΩ,R2=680Ω,求U1,U2

is=-500mA,R1=5.1KΩ,R2=310Ω,求i1,i2U1=(R1*Us)/(R1+R2)=10.59VU2=(R2*Us)/(R1+R2)=1.41Vi1=(R2*is)/(R1+R2)=-28.65mA

i2=(R1*is)/(R1+R2)=-471.35mA例1:如圖示:求I1,I2,I3,U1,U2,U3a:I1+2A=1Ac:I2+2A=3Ab:I3+I1=I2abca:U1+4V-5V=0cboc:U2-3V-4V=0aboa:-U3+5V+3V=0例2:如圖示,求Ua,Ub,UcoUab=(Uac*Rab)/Rac=50VUbo=(Uac*Rbo)/Rac=10VUoc=(Uac*Roc)/Rac=30VUo=0Uc=Uco=-Uoc=-30VUb=Ubo=10VUa=Uao=Uab+Ubo=60V戴維南定理

戴維南定理：一個由電壓源、電流源（不包括受控源）及電阻構(gòu)成的二端網(wǎng)絡(luò)，可以用一個電壓源U0C和一個電阻R0的串聯(lián)等效電路來等效。UOC等于該二端網(wǎng)絡(luò)開路時的開路電壓；R0稱為戴維南等效電阻，其值是從二端網(wǎng)絡(luò)的端口看進(jìn)去，該網(wǎng)絡(luò)中所有電壓源及電流源為零值時的等效電阻。注意：當(dāng)電壓源為零值時，將其等效為短路；當(dāng)電流源為零值時，將其等效為開路。例1:用戴維南定理求電流I3

例2:用戴維南定理求圖中電壓U疊加原理

疊加原理：當(dāng)電路由電阻、電壓源及電流源組成時，電路中任何一個支路的電壓（或電流）是電路中各個電源單獨作用時，在該支路上產(chǎn)生的電壓（或電流）之和。例1:用疊加原理求圖中UU’=3*6/(10+4+3+6)=0.78VI=-2*10(10+4+3+6)=-5.22VU”=6*I=-5.22VU=U’+U”=-4.4V簡單RC電路的過度過程K（b）：UC=0。K（b撥向a）C“充電”，UC增加（按e指數(shù)規(guī)律），——過渡過程（暫態(tài)）；UC=US，IC=0，該過渡過程結(jié)束，穩(wěn)態(tài)K（a撥回b），C放電，UC減小，——過渡過程（暫態(tài)）IC=0、UC=0，該過渡過程結(jié)束，穩(wěn)態(tài)電路中過渡過程產(chǎn)生的原因：當(dāng)電路的結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生變化時，引起電路中的儲能元件（電容C）處于累積或釋放電場能量的狀態(tài)。當(dāng)簡單RC電路處于過渡過程時，其電容電壓UC（t）的表達(dá)式Uc(t)=Uc(∞)+[Uc(∞)-Uc(0)]e-t/(RC)

常數(shù):τ

=RC充電過程放電過程本章小結(jié)概念：回路、支路、節(jié)點、參考方向、參考極性、關(guān)聯(lián)參考方向伏安關(guān)系:電阻、電容、電感計算方法：分壓、分流公式；串、并聯(lián)等效；K